JPS6044344A - 耐高熱性セラミツク製部品の製造法 - Google Patents

耐高熱性セラミツク製部品の製造法

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JPS6044344A
JPS6044344A JP59151964A JP15196484A JPS6044344A JP S6044344 A JPS6044344 A JP S6044344A JP 59151964 A JP59151964 A JP 59151964A JP 15196484 A JP15196484 A JP 15196484A JP S6044344 A JPS6044344 A JP S6044344A
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fiber layer
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐高熱性セラミック製部品の製造法、特に燃焼
室及びタービン翼などの熱的に及び／又は機械的に高度
に負荷される、セラミック製部品の製造法に関する。
〔従来の技術〕
セラミックは脆性を有するものであるので、ひび割れが
あると通常ひび割れによる部品故障が生じる。割れたセ
ラミック製部品は、例えばその部品がガスタービンの車
板翼であるときには恐ろしい事故をひきおこす。
網入りガラスについてはガラス内に（金属）針金をとか
し込むことによって、ひび割れにもかかわらず割れた部
品のかけらが部品構造を保つことが達成されている。こ
のことはばらばらのかけらか連鎖反応的に別の数々の損
傷を生ぜしめ、小さな最初の欠陥が大規模の損傷をひき
おこすときに特に重要である。
しかし、耐高熱性セラミックについては、金属針金を入
れることは多くの理由から困５１「である。
セラミックは金属針金よりも明らかに高い弾性係数を有
する。それ故、ガラスとは対照的に、引張りひずみが負
荷されるときの金属針金による補強効果は期待できない
。又、耐高熱性セラミックの使用温度領域は金属針金の
それよりも明らかに高い。耐高熱性セラミックの本来の
使用温度領域内においではたいてい金属針金はとけてし
まう。又、セラミックと金属針金の複合月をつくるとき
及び複合材を使用するときにおいて金属１１金とセラミ
ック間に望ましくない（化学的）反応がおきる。
又、内側に金属構造部分をｆｉするーｔ！ラミック製部
品の場合高温ガスが流れているとき割れ［」もしくは亀
裂を通して直接に高温ガスが金属針金にあたり金属構造
部分が過熱される危険が生じる。最終的に金属とセラミ
ックの両者の熱膨張差がｌｊ祠料を１つの複合材におい
て用いることを不可能にする。
〔発明が解決しようとする問題点〕
そこで本発明が解決しようとする問題点＋Ｊひび割れや
割れ目が入っても部品構造をｉｌｌ：　Ｊ、’＋する１
１１１度に応力を負荷することができる面］高熱性セシ
ミ。
り製部品を簡単に製造するごとかできるｌＩ：１・１高
熱性セラミック製部品の製造法を提供することにある。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明者は上記の問題点を解決すべく研究の結果、焼結
が行われるべき生素地のセラミソツマ１−リソクス上も
しくは内部に焼結を行う前に同し性質のセラミックから
なるファイバ一層を少なくとも一層設り、しかるのち焼
結を行うことにより所期の目的を達成し得ることを見い
だし、かかる知見に基づいて本発明を完成したものであ
る。
即ち、本発明の要旨は焼結が行われるべき生素地のセラ
ミックマトリックス上もしくは内部に焼結を行う前に同
じ性質のセラミックからなる少なくとも一層のファイバ
一層を該ファイバ一層に部分的にセラミック祠料が浸入
するように設＆Ｊ、しかるのちファイバ一層及びセラミ
ノウマ１−リノクスを焼結することを特徴とする耐高熱
性セラミック製部品の製造法である。
本発明において、同じ性質のセラミックファイバ一層と
して、例えばＳｉＣセラミックのときにはＳｉＣファイ
バーよりなるものを、又、Ａ　／　２０３セラミツクの
ときにばＡ　Ａ　２０３　ファイバーよりなるものを用
いることかできる。焼結を行うことにより、補強されて
いないセラミックマトリックスとセラミックファイバ一
層の間に部分的（同質）結合部が形成される。その場合
、ファイバーＩＭはセラミックマトリックス内に完全に
は浸入せしめられていない。というのもそ−）でな＆Ｊ
れば亀裂を止め、断片を保持する効果は、マトリックス
の破壊と同時ムこファイバーの破壊かおきることにより
奏せられなくなるからである。
本発明のファイバ一層はセラミ、りに損１ｕのない限り
放射及び／又は対流による望ましくない大量の熱伝導を
阻止する。又、このファイバ一層（」支持される構造物
への力の冶入を、手、ンたやかにする役目を果たし、又
セラミックと必要ｔこ応し７て用いられる支持コアとの
熱膨張差を袖（３’ｆする。セソミンクファイハーが金
ｊ萬釧金等のようにはｊ、”１１囲のＩ）ｊｊ温ガスに
対する感度が高くないので、亀裂が４１．シるか又は破
壊が生しるとき、最良のフ、Ｔ−ルセーフ性能（安全を
保証する性１１ヒ）か１）らＪ・１．る６好ましい本発
明の製造法はファイバーｊ９ｊを焼結を行う前にスリッ
プ型内に入れ、且つスリップとしてファイバ一層に１７
の方向に部分的に浸入する粘度を有するものを用いるこ
とを特徴とする特又、別の製造方法において、ファイバ
一層はアイソスタチックプレスを行う前にプレス型内に
おかれ、次いでセラミックマトリックス内に押し込まれ
る。
本発明においてファイバ一層として特にフェルトマント
のようなセラミックファイバーが定められた方向に向け
られていないファイバ一層又は定められた方向にセラミ
ックファイバーが向けられたファイバ一層（織物、一方
向の材料）を用いることができる。
又、定められた方向にセラミックファイバーが向けられ
たファイバ一層としてセラミックファイバーが三次元方
向に向けられており、且つ高い厚み方向の強度を有する
、セラミックファイバーのマントを用いることができる
。
本発明によれば前記した技術水準のような材料の種々の
特性を除くために本来の部品用と部品の補強用の両方に
同じ性質のセラミック材オ′４を用いることができる。
本発明の方法によりつくられたセラミック複合部品は一
様な弾性係数を有する。
この部品の使用温度領域は金属の補強針金を用いる場合
よりも明らかに高い。化学的な焼結過程のほかには、個
々の材料間の化学反応は何もおごらない。又、セラミッ
クファイバ一層とセラミックマトリックスの熱膨張差は
ない。それ故、部品の恐ろしい故障（破片をともなった
破壊）に対するフェールセーフ性能（安全を保証する性
能）は明らかに改善される。本発明によってつくられた
セラミック製部品は特に熱的に及び／又は機械的に高度
に負荷される燃焼室筒及びタービンψＪである。
次に本発明につき、図面を参照しながら詳細に説明する
。
第１図は本発明の方法によって作られた（　ｆｉｉＩＩ
ｉｊな）セラミック製部品の断面図を示す。
第２図は集積された補強ファイバ一層を有するセラミッ
ク製部品の断面図を示す。
第１図示のセラミック製部品は補強されていないセラミ
ックマトリックス１を有しており、そのセラミックマト
リックス１は同し性質のセラミックよりなるファイバ一
層２によって横に張られている。このセラミック製部品
を作るためにファイバーが定められた方向に向けられて
いないフェルトマツ！−又はファイバーが定められた方
１ｉｉＪ　４こ向げられた織物状のファイバー材料より
なるセラミックファイバ一層２が生素地（Ｇｒｕｎｌｉ
ｎｇ）の上に設けられる。次いで焼結を行うことによっ
てセラミンクマトリックス１と補強ファイバ一層２とが
結合せしめられる。その場合補強ファイバ一層２にはセ
ラミックマトリックス１は完全には浸入せず、厚め方向
に部分的に浸入するのみである（部分的に一様な焼結結
合部が形成される）。この部分的にのみ形成された焼結
結合部はマトリックスが破壊するときにそれと同時にフ
ァイバーの破壊がおこらないようになっている。それ故
、同し性質のセラミックファイバ一層がセラミックから
なる本来の生素地の補強層としての作用をするものであ
る。
第２図示のセラミック製部品は灯ε結を行う前に生素地
の中に完全に入れられたセラミックのファイバ一層２を
有する。それであるからこの第２図示の例においては補
強ファイバ一層２は補強を目的として二つのセラミック
層の間に存在す２）。
このセラミック製部品を作るとき、ファイバ一層は例え
ばスリップ型内に入れられる。又はファイバ一層はアイ
ソスタチックプレス前にプレス型内に例えばコアの上に
配置し、押し込むこともできる。
〔作　用〕
本発明において、セラミノツマ１−リノクス１と同じ性
質のセラミックからなるファイバ一層２はセラミックマ
トリックス１とともに一様な弾性係数を有する複合部品
を構成する。又、このソアイハ一層２は１ｌｉＪ熱性に
冨み、セラミックマトリックス１とともに使用温度領域
の高い白・１高熱性セラミック製部品を構成する。又、
このファイバ一層２は化学的な焼結過程のほかには、個
々の＋Ａ　Ｉ４間の化学反応を何ら生ぜしめない。又、
セラミックファイバ一層２とセラミック層Ｉ・リソクス
１との熱膨張差はない。
込にファイバ一層２は高温ガスに対する感度が高くない
ことと焼結結合部が部分的に形成されていることにより
マトリックスが破壊するときにそれと一緒にファイバー
の破壊がおこらず、フェールセーフ機能が果たされる。
次にファイバ一層２はセラミックに損傷のない限り放射
及び／又は対流による望ましくない大量の熱伝導を阻止
する。
又、ファイバ一層２は支持される構造物への力の導入を
おだやかにする緩衝作用を奏する。
次にファイバ一層２はセラミックと必要に応じて用いら
れる支持コアとの熱膨張差を補償する。
〔実施例〕
■龍のＪ７さを有するＳｉＣのセラミックファイバ一層
２をＳｉＣと有機バインダー（例えば熱可塑性樹脂バイ
ンダー）よりなる、厚さ５ＩＩＩ１１の７１〜リノクス
材料層上に設けた。次いでセラミックファイバ一層及び
セラミックマトリックス層を２０００バールの圧力下で
同時に冷間アイソスタチックプレスした。その後有機バ
インダーを焼きつくした。次いでセラミックファイバ一
層及びセラミックマトリックス層を不活性ガス内で１７
００ないし２０００°Ｃの温度下で２０分間焼結して銅
高熱性セラミ’７り製部品を得た。
〔発明の効果〕
以上、詳記した通り、本発明によれば、フェールセーフ
性能を備えた耐高熱性セラミック製部品を製造すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法によりなるセラミック製部品の断
面図。 第２図は本発明の方法によりなる別のセラミック製部品
の断面図である。 １・・・・・・セラミックマトリックス、２・・・・・
・ファイバ一層。 代理人弁理士　石　戸

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１１焼結が行われるべき生素地のセラミックマトリッ
    クス１上もしくは内部に焼結を行う前に同じ性質のセラ
    ミンクからなる少なくとも一層のファイバ一層２を該フ
    ァイバ一層２に部分的にセラミック材料が浸入するよう
    に設け、しかるのちファイバ一層２及びセラミックマト
    リックス１を焼結することを特徴とする耐高熱性セラミ
    ック製部品の製造法。 （２）前記ファイバ一層２をスリップ型内に配置し、且
    つスリップとして前記ファイバ一層２に厚み方１ｉｊｌ
    　に部分的に浸入する粘度を有するものを用いることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の耐高熱性セラミ
    ック製部品の製造法。 （３）前記ファイバ一層２をアイソスタチックプレスを
    行う前にプレス型内に配置し、次いで前記生素地のセラ
    ミックマトリックス１内に押し込むごとを特徴とする特
    許請求の範囲第１項記載の耐高熱性セラミック製部品の
    製造法。 （４）　前記ファイバ一層２としてセラミンクファイバ
    ーが定められた方向に向けられているものを用いること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
    れかの項に記載のｉｌｉ・Ｉ高熱性セラミック製部品の
    製造法。 （５）　前記ファイバ一層２としてセラミンクファイバ
    ーが三次元方向に曲りられており、且つ高い厚み方向の
    強度を有する、セラミンクファイバーのマントを用いる
    ことを特徴とする１、１゛許請求の範囲第１項記載の耐
    高熱性セラミック製部品の製造法。
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